JP2012251131A - Molding material - Google Patents

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molding material
phenol resin
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polyethersulfone
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Masao Nishimura
正朗 西村
Van Thienen Tinneke
バン ティネン テネケ
De Muynck Mathias
ディ マーンク マティアス
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molding material that has improved specific strength and specific modulus, and also has superior molding properties.SOLUTION: The molding material comprises a phenol resin, carbon fiber, and a polyethersulfone and/or a polyetherimide.

Description

本発明は、成形材料およびスクロール成形品に関する。   The present invention relates to a molding material and a scroll molded product.

近年、成形品や成形部品などの材料の軽量化やコストダウン等の観点から、これらの成形品に従来用いられていた金属材料を樹脂材料へ代替する試みがなされている。この試みにおいては、種々の樹脂が検討され、従来金属が使用されていた成形品や成形部品の材料として利用されている。このような樹脂材料としては、フェノール樹脂と炭素繊維とを含む、炭素・樹脂複合材が提案されている(例えば、特許文献1)。   In recent years, attempts have been made to replace metal materials conventionally used in these molded products with resin materials from the viewpoint of reducing the weight of materials such as molded products and molded parts and reducing costs. In this attempt, various resins have been studied and used as materials for molded products and molded parts that have conventionally used metals. As such a resin material, a carbon / resin composite material including a phenol resin and carbon fiber has been proposed (for example, Patent Document 1).

一方、自動車分野、電気分野、電子分野等の基幹産業分野においては、耐熱性、寸法安定性、成形性等に優れたフェノール樹脂成形材料が使用されている。特に、ガラス繊維強化フェノール樹脂は、金属部品材料の代替として用いることで、大幅なコストダウンが可能となることから、積極的な代替検討が行われている(例えば、特許文献2)。   On the other hand, phenol resin molding materials excellent in heat resistance, dimensional stability, moldability and the like are used in key industry fields such as the automobile field, the electric field, and the electronic field. In particular, glass fiber reinforced phenolic resin is used as an alternative to metal part materials, and thus can be significantly reduced in cost, and therefore, active alternative studies have been conducted (for example, Patent Document 2).

自動車分野の中でも、自動車用スクロールコンプレッサには、自動車の燃費向上のために、従来の金属材料に代えてガラス繊維強化フェノールが用いられている。詳細には、自動車用スクロールコンプレッサのライフサイクルアセスメント(LCA)によると、二酸化炭素発生量は自動車走行中が多く、この二酸化炭素発生量を低減させるためには燃費向上が必要であり、この二酸化炭素発生量を低減させるためには、自動車の燃費向上が必要である。そのため、自動車のスクロールコンプレッサに用いられる金属部品を樹脂製部品と代替し、軽量化する検討がなされており、このような樹脂として、ガラス繊維強化フェノール樹脂が用いられている。(例えば、特許文献3)。   Among the automotive fields, glass fiber reinforced phenols are used in scroll compressors for automobiles in place of conventional metal materials in order to improve the fuel efficiency of automobiles. In detail, according to the life cycle assessment (LCA) of the scroll compressor for automobiles, the amount of carbon dioxide generation is much during the driving of the automobile. In order to reduce the amount of carbon dioxide generation, it is necessary to improve the fuel consumption. In order to reduce the amount of generation, it is necessary to improve the fuel consumption of automobiles. Therefore, studies have been made to replace metal parts used in scroll compressors for automobiles with resin parts to reduce the weight, and glass fiber reinforced phenolic resin is used as such a resin. (For example, patent document 3).

しかし、現行のガラス繊維強化フェノール樹脂成形材料は、自動車用スクロールコンプレッサの材料として用いるには、強度や弾性率が不足している場合があることから、スクロールコンプレッサの成形材料として使用するに十分な、曲げ強度、曲げ弾性率、および靭性等の性能を備えるフェノール樹脂成形材料が求められている。   However, the current glass fiber reinforced phenolic resin molding material may be insufficient for use as a scroll compressor molding material because it may lack strength and elastic modulus to be used as a scroll compressor material for automobiles. There is a need for a phenolic resin molding material having properties such as bending strength, flexural modulus, and toughness.

特許第3915045号公報Japanese Patent No. 3915045 特開2005−281364号公報JP 2005-281364 A 特開2000−169669号公報JP 2000-169669 A

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、改善された比強度および比弾性率を有するとともに、優れた成形特性を有する成形材料を提供するものである。本発明はまた、例えば、自動車用スクロールコンプレッサの材料として使用するのに十分な比強度および比弾性率を有するとともに、優れた成形特性を有する成形材料を提供するものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a molding material having improved specific strength and specific elastic modulus and excellent molding characteristics. The present invention also provides, for example, a molding material having a specific strength and a specific elastic modulus sufficient to be used as a material for a scroll compressor for automobiles and having excellent molding characteristics.

上記課題を解決する本発明によれば、フェノール樹脂と、炭素繊維と、ポリエーテルスルホンおよび/またはポリエーテルイミドとを含む成形材料が提供される。   According to this invention which solves the said subject, the molding material containing a phenol resin, carbon fiber, and polyethersulfone and / or polyetherimide is provided.

本発明の一実施形態によれば、上記成形材料において、上記フェノール樹脂は、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、およびアリールアルキレン型フェノール樹脂からなる群から選択される少なくとも1つである。   According to one embodiment of the present invention, in the molding material, the phenol resin is at least one selected from the group consisting of a novolac type phenol resin, a resol type phenol resin, and an aryl alkylene type phenol resin.

本発明の一実施形態によれば、上記成形材料において、上記炭素繊維は、ピッチ系またはPAN系の炭素繊維である。   According to one embodiment of the present invention, in the molding material, the carbon fiber is a pitch-based or PAN-based carbon fiber.

本発明の一実施形態によれば、上記成形材料において、上記ポリエーテルスルホン樹脂は、式(1)で示される構造を有する。   According to one embodiment of the present invention, in the molding material, the polyethersulfone resin has a structure represented by the formula (1).

Figure 2012251131
(式(1)中、nは1以上の整数である)
Figure 2012251131
(In formula (1), n is an integer of 1 or more)

本発明の一実施形態によれば、上記成形材料において、上記ポリエーテルイミド樹脂は、式(2)で示される構造を有する。   According to one embodiment of the present invention, in the molding material, the polyetherimide resin has a structure represented by the formula (2).

Figure 2012251131
(式(2)中、nは1以上の整数である)
Figure 2012251131
(In formula (2), n is an integer of 1 or more)

本発明の一実施形態において、上記フェノール樹脂は、該成形材料の全重量に対して、25重量%以上、64重量%以下の量である。   In one embodiment of the present invention, the phenol resin is in an amount of 25 wt% or more and 64 wt% or less based on the total weight of the molding material.

本発明の一実施形態によれば、上記成形材料において、上記炭素繊維は、該成形材料の全重量に対して、20重量%以上、60重量%以下の量である。   According to one embodiment of the present invention, in the molding material, the carbon fiber is in an amount of 20 wt% or more and 60 wt% or less with respect to the total weight of the molding material.

本発明の一実施形態によれば、上記成形材料において、上記ポリエーテルスルホンは、該成形材料の全重量に対して、0.1重量%以上、20重量%以下の量である。   According to one embodiment of the present invention, in the molding material, the polyethersulfone is in an amount of 0.1 wt% or more and 20 wt% or less based on the total weight of the molding material.

また、本発明によれば、フェノール樹脂と、炭素繊維と、ポリエーテルスルホンおよび/またはポリエーテルイミドと、を含む成形材料を含むスクロール成形品が提供される。   Moreover, according to this invention, the scroll molded article containing the molding material containing a phenol resin, carbon fiber, and polyethersulfone and / or polyetherimide is provided.

本発明の一実施形態によれば、上記スクロール成形品において、上記フェノール樹脂は、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、およびアリールアルキレン型フェノール樹脂からなる群から選択される少なくとも1つである。   According to one embodiment of the present invention, in the scroll molded article, the phenol resin is at least one selected from the group consisting of a novolac type phenol resin, a resol type phenol resin, and an aryl alkylene type phenol resin.

本発明の一実施形態によれば、上記スクロール成形品において、上記炭素繊維は、ピッチ系またはPAN系の炭素繊維である。   According to one embodiment of the present invention, in the scroll molded article, the carbon fiber is a pitch-based or PAN-based carbon fiber.

本発明の一実施形態によれば、上記スクロール成形品において、上記ポリエーテルスルホン樹脂は、式(1)で示される構造を有する。   According to one embodiment of the present invention, in the scroll molded article, the polyethersulfone resin has a structure represented by the formula (1).

Figure 2012251131
(式(1)中、nは1以上の整数である)
Figure 2012251131
(In formula (1), n is an integer of 1 or more)

本発明の一実施形態によれば、上記スクロール成形品において、上記ポリエーテルイミド樹脂は、式(2)で示される構造を有する。   According to one embodiment of the present invention, in the scroll molded article, the polyetherimide resin has a structure represented by Formula (2).

Figure 2012251131
(式(2)中、nは1以上の整数である)
Figure 2012251131
(In formula (2), n is an integer of 1 or more)

本発明の一実施形態によれば、上記スクロール成形品において、上記フェノール樹脂は、上記成形材料の全重量に対して、30.5重量%以上、55重量%以下の量である。   According to one embodiment of the present invention, in the scroll molded article, the phenol resin is in an amount of 30.5 wt% or more and 55 wt% or less with respect to the total weight of the molding material.

本発明の一実施形態によれば、上記スクロール成形品において、上記炭素繊維は、上記成形材料の全重量に対して、35重量%以上、55重量%以下の量である。   According to one embodiment of the present invention, in the scroll molded article, the carbon fiber is in an amount of 35 wt% or more and 55 wt% or less with respect to the total weight of the molding material.

本発明の一実施形態によれば、上記スクロール成形品において、上記ポリエーテルスルホンは、上記成形材料の全重量に対して、0.5重量%以上、15重量%以下の量である。   According to an embodiment of the present invention, in the scroll molded article, the polyethersulfone is in an amount of 0.5 wt% or more and 15 wt% or less with respect to the total weight of the molding material.

本発明によれば、改善された比強度および比弾性率を有するとともに、優れた成形特性を有する成形材料、およびこのような成形材料を含むスクロール成形品を提供するものである。   According to the present invention, there are provided a molding material having an improved specific strength and a specific elastic modulus and having excellent molding characteristics, and a scroll molded product including such a molding material.

本発明による成形材料は、フェノール樹脂、炭素繊維、およびポリエーテルスルホンまたはポリエーテルイミドを含む。   The molding material according to the invention comprises a phenolic resin, carbon fibers and polyethersulfone or polyetherimide.

本発明で用いられるフェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、アリールアルキレン型フェノール樹脂等が挙げられる。   Examples of the phenol resin used in the present invention include novolac type phenol resins, resol type phenol resins, aryl alkylene type phenol resins and the like.

本発明で用いられるノボラック型フェノール樹脂は、例えば、フェノール類とアルデヒド類とを酸性触媒のもとで反応させることにより得ることができる。   The novolak-type phenol resin used in the present invention can be obtained, for example, by reacting phenols and aldehydes under an acidic catalyst.

ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いられるフェノール類としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、p−フェニルフェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−tert−アミルフェノール、p−オクチルフェノール、p−ノニルフェノール、p−クミルフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、レゾルシノールなどが挙げられる。これらを単独または2種類以上併用して用いることができる。   Examples of the phenols used in the production of the novolak type phenol resin include phenol, cresol, xylenol, ethylphenol, p-phenylphenol, p-tert-butylphenol, p-tert-amylphenol, p-octylphenol, and p-nonylphenol. , P-cumylphenol, bisphenol A, bisphenol F, resorcinol and the like. These can be used alone or in combination of two or more.

ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いられるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ブチルアルデヒド等のアルキルアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等の芳香族アルデヒド等が挙げられる。ホルムアルデヒド源としては、ホルマリン(水溶液)、パラホルムアルデヒド、アルコール類とのヘミホルマール、トリオキサン等が挙げられる。これらを単独または2種類以上併用して用いることができる。   Examples of the aldehydes used for producing the novolak type phenol resin include alkyl aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propyl aldehyde and butyraldehyde, and aromatic aldehydes such as benzaldehyde and salicylaldehyde. Examples of the formaldehyde source include formalin (aqueous solution), paraformaldehyde, hemi-formal with alcohols, and trioxane. These can be used alone or in combination of two or more.

ノボラック型フェノール樹脂の合成において、フェノール類とアルデヒド類との反応モル比率は、通常、フェノール類1モルに対して、アルデヒド類が0.3〜1.0モルであり、特に0.6〜0.9モルとすることが好ましい。   In the synthesis of the novolak type phenol resin, the reaction molar ratio of phenols and aldehydes is usually 0.3 to 1.0 mol, particularly 0.6 to 0, with respect to 1 mol of phenol. .9 mol is preferable.

上記酸性触媒としては、例えば、蓚酸、酢酸等の有機カルボン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等の有機スルホン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1'−ジホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸等の有機ホスホン酸、塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸等が挙げられる。なお、これらの酸性触媒は単独、または2種類以上併用して使用することもできる。   Examples of the acidic catalyst include organic carboxylic acids such as oxalic acid and acetic acid, organic sulfonic acids such as benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid and methanesulfonic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1′-diphosphonic acid, 2- Examples thereof include organic phosphonic acids such as phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, and inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid. In addition, these acidic catalysts can also be used individually or in combination of 2 or more types.

本発明で用いられるレゾール型フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類を反応させて得られる。   The resol type phenol resin used in the present invention is obtained by reacting phenols with aldehydes.

本発明のレゾール型フェノール樹脂の製造に用いるフェノール類としては、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール等のクレゾール類、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール等のキシレノール類、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール等のエチルフェノール類、イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、p−tert−ブチルフェノール等のブチルフェノール類、p−tert−アミルフェノール、p−オクチルフェノール、p−ノニルフェノール、p−クミルフェノール等のアルキルフェノール類、フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール等のハロゲン化フェノール類、p−フェニルフェノール、アミノフェノール、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール等の1価フェノール置換体、及び、1−ナフトール、2−ナフトール等の1価のフェノール類、レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ジヒドロキシナフタリン等の多価フェノール類などが挙げられる。これらは単独あるいは2種以上を混合して使用することができる。これらのフェノール類の中でも、経済的に有利なフェノール、クレゾール類、ビスフェノールAから選ばれるものが好ましい。   Examples of the phenols used in the production of the resol-type phenol resin of the present invention include cresols such as phenol, o-cresol, m-cresol, and p-cresol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2, 5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, xylenols such as 3,5-xylenol, ethylphenols such as o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, isopropylphenol, butylphenol , Butylphenols such as p-tert-butylphenol, p-tert-amylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, alkylphenols such as p-cumylphenol, fluorophenol, chlorophenol, bromophenol, Halogenated phenols such as phenphenol, monovalent phenol substitutes such as p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol and trinitrophenol, and monovalent phenols such as 1-naphthol and 2-naphthol, Examples thereof include polyphenols such as resorcin, alkylresorcin, pyrogallol, catechol, alkylcatechol, hydroquinone, alkylhydroquinone, phloroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, and dihydroxynaphthalene. These can be used alone or in admixture of two or more. Among these phenols, those selected from economically advantageous phenols, cresols, and bisphenol A are preferable.

本発明のレゾール型フェノール樹脂の製造に用いるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、n−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、o−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられる。これらは単独または2種類以上組み合わせて使用することができる。これらのアルデヒド類の中でも、反応性が優れ、安価であるホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドから選ばれるものが好ましい。   Examples of the aldehydes used in the production of the resol type phenolic resin of the present invention include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glyoxal, n-butyraldehyde, carbaldehyde. Examples include proaldehyde, allylaldehyde, benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, salicylaldehyde and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Among these aldehydes, preferred are those selected from formaldehyde and paraformaldehyde, which are excellent in reactivity and inexpensive.

本発明に用いるレゾール型フェノール樹脂の合成方法としては、上述したフェノール類、及びアルデヒド類を、アルカリ金属やアミン類、二価金属塩などの触媒の存在下で反応させる方法が挙げられる。   Examples of the synthesis method of the resol type phenol resin used in the present invention include a method in which the above-described phenols and aldehydes are reacted in the presence of a catalyst such as an alkali metal, an amine, or a divalent metal salt.

本発明に用いるレゾール型フェノール樹脂を合成する際に用いる触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物、カルシウム、マグネシウム、バリウムなどアルカリ土類金属の酸化物及び水酸化物、炭酸ナトリウム、アンモニア水、トリエチルアミン、ヘキサメチレンテトラミンなどのアミン類、酢酸マグネシウムや酢酸亜鉛などの二価金属塩などが挙げられる。これらは、単独または2種類以上併用することができる。   Examples of the catalyst used when synthesizing the resol type phenol resin used in the present invention include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, lithium hydroxide and potassium hydroxide, and alkaline earth metals such as calcium, magnesium and barium. And amines such as sodium carbonate, aqueous ammonia, triethylamine and hexamethylenetetramine, and divalent metal salts such as magnesium acetate and zinc acetate. These can be used alone or in combination of two or more.

レゾール型フェノール樹脂の合成において、フェノール類とアルデヒド類との反応モル比としては、フェノール類1モルに対して、アルデヒド類0.80〜2.50モルとすることが好ましい。さらに好ましくは、アルデヒド類1.00〜2.30モルである。上記モル比が上記下限値未満であるとレゾール型樹脂を得られない場合があり、上記上限値を超えると反応制御が困難になる場合がある。   In the synthesis of the resol type phenol resin, the reaction molar ratio between the phenol and the aldehyde is preferably 0.80 to 2.50 mol with respect to 1 mol of the phenol. More preferably, it is 1.00-2.30 mol of aldehydes. If the molar ratio is less than the lower limit, a resol-type resin may not be obtained, and if the molar ratio exceeds the upper limit, reaction control may be difficult.

本発明に用いるアリールアルキレン型フェノール樹脂とは、繰り返し単位中に一つ以上のアリールアルキレン基を有するエポキシ樹脂をいう。このようなアリールアルキレン型フェノール樹脂としては、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でもビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂が好ましい。   The aryl alkylene type phenol resin used in the present invention refers to an epoxy resin having one or more aryl alkylene groups in a repeating unit. Examples of such aryl alkylene type phenol resins include xylylene type epoxy resins and biphenyl dimethylene type epoxy resins. Among these, a biphenyl dimethylene type epoxy resin is preferable.

本発明で用いられる炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維またはPAN系炭素繊維である。これらの炭素繊維は、1種を単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用しても構わない。用いられる炭素繊維の形状は特に限定されないが、円形であることが、強度の点から好ましい。用いる炭素繊維の繊維径は、好ましくは5μm以上、13μm以下であり、より好ましくは6μm以上、10μm以下が好ましい。   The carbon fibers used in the present invention are pitch-based carbon fibers or PAN-based carbon fibers. These carbon fibers may be used alone or in combination of two or more. The shape of the carbon fiber used is not particularly limited, but a circular shape is preferable from the viewpoint of strength. The fiber diameter of the carbon fiber to be used is preferably 5 μm or more and 13 μm or less, more preferably 6 μm or more and 10 μm or less.

本発明で用いられるポリエーテルスルホンは、一般に市販されているものを用いることができる。ポリエーテルスルホンは、好ましくは、以下の式(1)で表される繰り返し単位を含む。   As the polyether sulfone used in the present invention, commercially available products can be used. The polyethersulfone preferably contains a repeating unit represented by the following formula (1).

Figure 2012251131
式(1)中、nは1以上の整数である。好ましくは、nは、1以上500以下であり、より好ましくは100以上300以下である。
Figure 2012251131
In formula (1), n is an integer of 1 or more. Preferably, n is 1 or more and 500 or less, more preferably 100 or more and 300 or less.

本発明で用いられるポリエーテルイミドとしては、以下の式(2)で表される構造を有する、当該分野で一般に用いられるものを使用することができる。   As a polyetherimide used by this invention, what is generally used in the said field | area which has a structure represented by the following formula | equation (2) can be used.

Figure 2012251131
(式(2)中、nは1以上の整数である)。
Figure 2012251131
(In formula (2), n is an integer of 1 or more).

ポリエーテルスルホンおよびポリエーテルイミドは、いずれかを単独で用いてもよいし、併用してもよい。   Any of polyethersulfone and polyetherimide may be used alone or in combination.

成形材料の全重量に対するフェノール樹脂の重量は、好ましくは、25重量%以上64重量%以下、より好ましくは、30重量%以上60重量%以下、さらに好ましくは35重量%以上50重量%以下である。上記上限値を超えると、得られる成形品にフクレが生じる場合があり、上記下限値未満では硬化に時間を要し、硬化が不十分となる場合がある。また、成形材料の全重量に対するフェノール樹脂の重量を30.5重量%以上55重量%以下とすることにより、スクロールとして使用するのに充分な比強度および比弾性率を得ることができる。   The weight of the phenol resin with respect to the total weight of the molding material is preferably 25% by weight to 64% by weight, more preferably 30% by weight to 60% by weight, and further preferably 35% by weight to 50% by weight. . If the upper limit is exceeded, blistering may occur in the resulting molded product, and if it is less than the lower limit, it may take time to cure and curing may be insufficient. Further, by setting the weight of the phenol resin to 30.5 wt% or more and 55 wt% or less with respect to the total weight of the molding material, it is possible to obtain a specific strength and a specific elastic modulus sufficient for use as a scroll.

成形材料の全重量に対する炭素繊維の重量は、好ましくは、20重量%以上60重量%以下、より好ましくは、40重量%以上55重量%以下である。上記上限値を超えると、得られる成形品の表面状態が悪くなる場合があり、また成形加工性や流動性が悪くなる場合がある。また、上記下限値未満の場合、得られる成形品の強度、弾性率などの機械的特性が優れない場合がある。また、当該成形材料をスクロール成形品として使用する場合、成形材料の全重量に対する炭素繊維の重量は、35重量%以上55重量%以下であることが好ましい。上記範囲内であると、スクロールとして使用するのに充分な比強度および比弾性率を得ることができる。   The weight of the carbon fiber with respect to the total weight of the molding material is preferably 20% by weight to 60% by weight, and more preferably 40% by weight to 55% by weight. When the above upper limit is exceeded, the surface state of the obtained molded product may be deteriorated, and the moldability and fluidity may be deteriorated. Moreover, when it is less than the said lower limit, mechanical characteristics, such as the intensity | strength of a molded product and an elasticity modulus, which are obtained may not be excellent. Moreover, when using the said molding material as a scroll molded article, it is preferable that the weight of the carbon fiber with respect to the total weight of a molding material is 35 to 55 weight%. Within the above range, it is possible to obtain a specific strength and a specific elastic modulus sufficient for use as a scroll.

ポリエーテルスルホンを用いる場合、成形材料の全重量に対するポリエーテルスルホンの重量は、好ましくは、0.1重量%以上20重量%以下、より好ましくは、2重量%以上8重量%以下である。上記範囲内であることにより、得られる成形品は優れた比強度および比弾性率を有し得る。また、当該成形材料をスクロール成形品として使用する場合、成形材料の全重量に対するポリエーテルスルホンの重量は、0.5重量%以上15重量%以下であることが好ましい。上記範囲内であると、スクロールとして使用するのに充分な比強度および比弾性率を得ることができる。   When using polyethersulfone, the weight of polyethersulfone is preferably 0.1% by weight or more and 20% by weight or less, more preferably 2% by weight or more and 8% by weight or less, based on the total weight of the molding material. By being within the above range, the obtained molded article can have excellent specific strength and specific elastic modulus. Moreover, when using the said molding material as a scroll molded article, it is preferable that the weight of polyethersulfone with respect to the total weight of a molding material is 0.5 to 15 weight%. Within the above range, it is possible to obtain a specific strength and a specific elastic modulus sufficient for use as a scroll.

本発明の成形材料は、必要に応じて、離型剤、滑剤、硬化助剤、顔料、無機充填材、エラストマー、ガラス繊維等の成分をさらに含み得る。   The molding material of the present invention may further contain components such as a mold release agent, a lubricant, a curing aid, a pigment, an inorganic filler, an elastomer, and glass fiber as necessary.

無機充填材としては、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカ等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物及びガラス繊維等が挙げられる。この中でもガラス繊維が好ましい。ガラス繊維を用いると、特に得られる成形品の機械的強度を維持できる。   Examples of inorganic fillers include silicates such as talc, fired clay, unfired clay, mica, oxides such as titanium oxide, alumina, silica, and fused silica, and carbonates such as calcium carbonate, magnesium carbonate, and hydrotalcite. Salts, hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, sulfates or sulfites such as barium sulfate, calcium sulfate, calcium sulfite, zinc borate, barium metaborate, aluminum borate, calcium borate And borate salts such as sodium borate, nitrides such as aluminum nitride, boron nitride, and silicon nitride, and glass fibers. Among these, glass fiber is preferable. When glass fiber is used, the mechanical strength of the obtained molded product can be maintained.

ガラス繊維を構成するガラスは、特に限定されないが、例えばEガラス、Cガラス、Aガラス、Sガラス、Dガラス、NEガラス、Tガラス、Hガラス等が挙げられる。これらの中でもEガラス、Tガラス、または、Sガラスが好ましい。これにより、ガラス繊維の高弾性化を達成することができ、熱膨張係数も小さくすることができる。   Although the glass which comprises glass fiber is not specifically limited, For example, E glass, C glass, A glass, S glass, D glass, NE glass, T glass, H glass etc. are mentioned. Among these, E glass, T glass, or S glass is preferable. Thereby, the high elasticity of glass fiber can be achieved and a thermal expansion coefficient can also be made small.

エラストマーとしては、例えば、アクリル酸−アルキルスチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、スチレン−イソプレン共重合体、アクリロニトリル−ブダジエン共重合体、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、エーテル−ウレタン共重合体、メチル−ウレタン共重合体、エステル−ウレタン共重合体、ビニル−シリコーン共重合体、フェニル−シリコーン共重合体、クロロプレン共重合体等が挙げられる。特にアクリル酸−アルキルスチレン共重合体やアクリロニトリル−ブダジエン共重合体などが、適用範囲が広く取り扱いが容易であるため、これらを使用することが好ましい。   Examples of the elastomer include acrylic acid-alkyl styrene copolymer, polyvinyl acetate, styrene-isoprene copolymer, acrylonitrile-budadiene copolymer, isoprene rubber, styrene-butadiene copolymer, ether-urethane copolymer, Examples thereof include a methyl-urethane copolymer, an ester-urethane copolymer, a vinyl-silicone copolymer, a phenyl-silicone copolymer, and a chloroprene copolymer. In particular, an acrylic acid-alkylstyrene copolymer, an acrylonitrile-budadiene copolymer, and the like have a wide application range and are easy to handle. Therefore, it is preferable to use these.

本発明の成形材料の製造方法は特に限定されないが、上記成分を混合し、加圧ニーダー、二軸押出機、加熱ロール等で加熱溶融混練した混練物をパワーミル等で粉砕することにより製造される。また、こうして得られた成形材料は射出成形、移送成形および圧縮成形等に適用して、所望の形状の成形品を得ることができる。   The method for producing the molding material of the present invention is not particularly limited, but it is produced by mixing the above components and crushing the kneaded material heated and kneaded with a pressure kneader, a twin screw extruder, a heating roll, etc., with a power mill or the like. . The molding material thus obtained can be applied to injection molding, transfer molding, compression molding and the like to obtain a molded product having a desired shape.

以下、実施例により本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.

(実施例1) Example 1

成形材料全体に対して、ノボラック型フェノール樹脂、43.3重量%、炭素繊維、46.5重量% 、ポリエーテルサルホン、0.1重量%、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミン7.1重量%、硬化助剤として酸化マグネシウム1重量%、離型剤1重量%、着色剤1重量%を配合した原料混合物を、90℃の加熱ロールにより3分間溶融混練した後取り出し、粉砕し、顆粒状に粉砕して成形材料を得た。   Novolak type phenolic resin, 43.3% by weight, carbon fiber, 46.5% by weight, polyethersulfone, 0.1% by weight, hexamethylenetetramine as a curing agent, 7.1% by weight, based on the whole molding material A raw material mixture containing 1% by weight of magnesium oxide, 1% by weight of a release agent and 1% by weight of a coloring agent as a curing aid is melt-kneaded for 3 minutes with a heating roll at 90 ° C., taken out, pulverized, and pulverized into granules. Thus, a molding material was obtained.

インジェクション成形によって得られた成形品の引張り強さ、引張り弾性率および損失係数を、以下の「評価方法」に記載の方法により測定した。結果を表1に示す。   The tensile strength, tensile elastic modulus, and loss factor of the molded product obtained by injection molding were measured by the method described in “Evaluation Method” below. The results are shown in Table 1.

(評価方法)
実施例及び比較例で得られた成形材料を用いて、インジェクション成形により試験片を作製した。成形条件は、金型温度175℃、硬化時間1分間とした。
(Evaluation method)
Test pieces were prepared by injection molding using the molding materials obtained in the examples and comparative examples. The molding conditions were a mold temperature of 175 ° C. and a curing time of 1 minute.

得られた試験片を180℃ 雰囲気中で6時間処理し、引張り強さ(常温)及び引張り弾性率(常温)、損失係数(常温)を、JIS K 6911 「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠して測定した。   The obtained test piece was treated in an atmosphere at 180 ° C. for 6 hours, and the tensile strength (room temperature), tensile elastic modulus (room temperature) and loss factor (room temperature) were set in JIS K 6911 “General Thermosetting Plastic Testing Method”. Measured in conformity.

なお、表1中のスクロール成形品の評価結果として、「◎」はスクロールに適している、「○」は汎用品に適している、「×」はいずれにも適していない、という評価で記載されている。   In addition, as an evaluation result of the scroll molded product in Table 1, “◎” is suitable for scrolling, “○” is suitable for general-purpose products, and “×” is not suitable for either. Has been.

(実施例2〜23、比較例1〜2) (Examples 2-23, Comparative Examples 1-2)

表1に示す成分を使用して、実施例1と同様の方法を用いることにより、成形材料を得た。なお、表1に示される成分の量は全て重量%である。なお、表1に記載の成分は、以下のものを使用した。   Using the components shown in Table 1, a molding material was obtained by using the same method as in Example 1. The amounts of the components shown in Table 1 are all weight percent. In addition, the component of Table 1 used the following.

(1)フェノール樹脂(ノボラック型フェノール樹脂):住友ベークライト社製 PR−HF−3
(2)炭素繊維(PAN系):東邦テナックス社製 HT C261 6mm
(3)炭素繊維(ピッチ系):三菱樹脂社製 DIALEAD K223SE
(4)ガラス繊維: 日東紡績社製 Eガラス繊維
(5)PES−1(ポリエーテルスルホン):住友化学社製 5003PS
(6)PES−2(ポリエーテルスルホン):住友化学社製 4800P
(7)PEI−1(ポリエーテルイミド):SABICイノベーティブプラスチック社製 Ultem1000
(8)PEI−2(ポリエーテルイミド):SABICイノベーティブプラスチック社製 Ultem1040A
(9)硬化剤(ヘキサメチレンテトラミン): 住友精化社製 ウロトロピン
(10)硬化助剤: 酸化マグネシウム
(11)離型剤 : ステアリン酸カルシウム
(12)着色剤 : カーボンブラック
結果を以下の表にまとめて示す。
(1) Phenol resin (novolak type phenol resin): PR-HF-3 manufactured by Sumitomo Bakelite
(2) Carbon fiber (PAN type): HT C261 6 mm manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.
(3) Carbon fiber (pitch type): DIALEAD K223SE manufactured by Mitsubishi Plastics
(4) Glass fiber: E glass fiber manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd. (5) PES-1 (polyethersulfone): Sumitomo Chemical Co., Ltd. 5003PS
(6) PES-2 (polyether sulfone): Sumitomo Chemical 4800P
(7) PEI-1 (polyetherimide): Ultem1000 manufactured by SABIC Innovative Plastics
(8) PEI-2 (polyetherimide): Ultem 1040A manufactured by SABIC Innovative Plastics
(9) Curing agent (hexamethylenetetramine): Sumitomo Seika Co., Ltd. Urotropin (10) Curing aid: Magnesium oxide (11) Release agent: Calcium stearate (12) Colorant: Carbon black The results are summarized in the following table. Show.

Figure 2012251131
Figure 2012251131
Figure 2012251131
Figure 2012251131
Figure 2012251131
Figure 2012251131
Figure 2012251131
Figure 2012251131
Figure 2012251131
Figure 2012251131

本発明は、成形材料に関する。 The present invention relates to molding materials.

本発明によれば、改善された比強度および比弾性率を有するとともに、優れた成形特性を有する成形材料を提供するものである。 According to the present invention, which has improved specific strength and specific elastic modulus, and provides a molded materials having excellent molding characteristics.

Claims (16)

フェノール樹脂と、
炭素繊維と、
ポリエーテルスルホンおよび/またはポリエーテルイミドと、
を含む、成形材料。
Phenolic resin,
Carbon fiber,
Polyethersulfone and / or polyetherimide,
Including molding materials.
前記フェノール樹脂が、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、およびアリールアルキレン型フェノール樹脂からなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の成形材料。   2. The molding material according to claim 1, wherein the phenol resin is at least one selected from the group consisting of a novolac-type phenol resin, a resol-type phenol resin, and an arylalkylene-type phenol resin. 前記炭素繊維が、ピッチ系またはPAN系の炭素繊維である、請求項1に記載の成形材料。   The molding material according to claim 1, wherein the carbon fibers are pitch-based or PAN-based carbon fibers. 前記ポリエーテルスルホンが、式(1)で示される構造を有する、請求項1に記載の成形材料。
Figure 2012251131
(式(1)中、nは1以上の整数である)
The molding material according to claim 1, wherein the polyethersulfone has a structure represented by the formula (1).
Figure 2012251131
(In formula (1), n is an integer of 1 or more)
前記ポリエーテルイミドが、式(2)で示される構造を有する、請求項1に記載の成形材料。
Figure 2012251131
(式(2)中、nは1以上の整数である)
The molding material of Claim 1 in which the said polyetherimide has a structure shown by Formula (2).
Figure 2012251131
(In formula (2), n is an integer of 1 or more)
前記フェノール樹脂が、前記成形材料の全重量に対して、25重量%以上、64重量%の量である、請求項1に記載の成形材料。   The molding material according to claim 1, wherein the phenolic resin is in an amount of 25 wt% or more and 64 wt% based on the total weight of the molding material. 前記炭素繊維が、前記成形材料の全重量に対して、20重量%以上、60重量%以下の量である、請求項1に記載の成形材料。   The molding material according to claim 1, wherein the carbon fiber is in an amount of 20% by weight or more and 60% by weight or less based on the total weight of the molding material. 前記ポリエーテルスルホンが、前記成形材料の全重量に対して、0.1重量%以上、20重量%以下の量である、請求項1に記載の成形材料。   The molding material according to claim 1, wherein the polyethersulfone is in an amount of 0.1 wt% or more and 20 wt% or less with respect to the total weight of the molding material. フェノール樹脂と、
炭素繊維と、
ポリエーテルスルホンおよび/またはポリエーテルイミドと、を含む成形材料を含むスクロール成形品。
Phenolic resin,
Carbon fiber,
A scroll molded article comprising a molding material containing polyethersulfone and / or polyetherimide.
前記フェノール樹脂が、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、およびアリールアルキレン型フェノール樹脂からなる群から選択される少なくとも1つである、請求項9に記載のスクロール成形品。   The scroll molded article according to claim 9, wherein the phenol resin is at least one selected from the group consisting of a novolac type phenol resin, a resol type phenol resin, and an aryl alkylene type phenol resin. 前記炭素繊維が、ピッチ系またはPAN系の炭素繊維である、請求項9に記載のスクロール成形品。   The scroll molded product according to claim 9, wherein the carbon fibers are pitch-based or PAN-based carbon fibers. 前記ポリエーテルスルホンが、式(1)で示される構造を有する、請求項9に記載のスクロール成形品。
Figure 2012251131
(式(1)中、nは1以上の整数である)
The scroll molded article according to claim 9, wherein the polyethersulfone has a structure represented by the formula (1).
Figure 2012251131
(In formula (1), n is an integer of 1 or more)
前記ポリエーテルイミドが、式(2)で示される構造を有する、請求項9に記載のスクロール成形品。
Figure 2012251131
(式(2)中、nは1以上の整数である)
The scroll molded article according to claim 9, wherein the polyetherimide has a structure represented by the formula (2).
Figure 2012251131
(In formula (2), n is an integer of 1 or more)
前記フェノール樹脂が、前記成形材料の全重量に対して、30.5重量%以上、55重量%以下の量である、請求項9に記載のスクロール成形品。   The scroll molded product according to claim 9, wherein the phenolic resin is in an amount of 30.5 wt% or more and 55 wt% or less with respect to the total weight of the molding material. 前記炭素繊維が、前記成形材料の全重量に対して、35重量%以上、55重量%以下の量である、請求項9に記載のスクロール成形品。   The scroll molded product according to claim 9, wherein the carbon fiber is in an amount of 35 wt% or more and 55 wt% or less with respect to the total weight of the molding material. 前記ポリエーテルスルホンが、前記成形材料の全重量に対して、0.5重量%以上、15重量%以下の量である、請求項9に記載のスクロール成形品。   The scroll molded product according to claim 9, wherein the polyethersulfone is in an amount of 0.5 wt% or more and 15 wt% or less with respect to the total weight of the molding material.
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